一种真空感应炉铸锭室金属液快速冷却装置的制作方法

1.本实用新型涉及冷却装置技术领域，尤其涉及一种真空感应炉铸锭室金属液快速冷却装置。


背景技术：

2.真空感应熔炼炉主要用于生产高温合金材料、精密合金材料、超高强钢等材料的初级熔炼设备，主要运用于航空业等领域。真空感应熔炼炉在真空条件下，利用电磁感应在金属导体内产生涡流加热炉料来进行熔炼，使金属熔化的真空冶炼成套设备。
3.随着现代科学技术的发展，特别是现代航空航天、核电、军工事业的飞速发展，真空感应熔炼炉规模由早期的公斤级别到现在几吨、几十吨级别都有，真空感应炉往炉型大型化、高端化及智能化发展，真空感应炉在熔炼合金材料后浇铸至钢锭模，在铸锭室自然冷却后再出钢，在炉型变得越来越大的情况下，由于在真空条件下这种自然冷却方式效率低下，合金液冷却时间长，长时间的冷却对合金液极易产生偏析、缩孔的缺陷，这些问题时刻困扰着科技人员，因此亟需一种真空感应炉铸锭室金属液快速冷却装置来改变这一现状。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种真空感应炉铸锭室金属液快速冷却装置。其优点在于实现惰性气体的快速冷却，冷却后的惰性气体再循环流入铸锭室内钢锭模，带走钢锭模热量，实现钢锭模快速冷却，提高钢锭模凝固质量。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
6.一种真空感应炉铸锭室金属液快速冷却装置，包括铸锭室、离心风机、冷气进风管、气体热交换器和热气出风管，所述铸锭室内设置有钢锭模，所述离心风机出风口设置有风机出气管，所述离心风机进风口设置有风机进气管，所述风机进气管连接有第一支架，所述离心风机下端设置有底座，所述冷气进风管与冷气进口管通过第一法兰连接，所述冷气进风管与风机出气管通过第一气动阀相连通；
7.所述气体热交换器出风口设置有热交换出气管，所述气体热交换器进风口设置有热交换器进气管，所述热交换出气管与风机进气管通过第二气动阀连通，所述气体热交换器两端分别设置有进水口与出水口，所述气体热交换器通过第二支架固定于铸锭室的上方。
8.本实用新型进一步设置为，所述热气出风管与铸锭室上端的热气出口管通过第二法兰连接，所述热气出风管与热交换器进气管通过第三气动阀连通。
9.本实用新型进一步设置为，所述铸锭室的一侧内壁设置有冷气进口管。
10.本实用新型进一步设置为，所述铸锭室靠近冷气进口管的一侧内壁设置有外接气体管。
11.本实用新型进一步设置为，所述气体热交换器设置有若干组换热机构，所述换热机构由换热片与高速水管组成，所述气体热交换器内有高速流动的流动气体。
12.本实用新型进一步设置为，所述流动气体为惰性气体，所述惰性气体为氩气或氦气。
13.本实用新型的有益效果为：
14.1、该真空感应炉铸锭室金属液快速冷却装置，通过设置一套惰性气体循环冷却方式，铸锭室充入惰性气体，通过离心风机抽出热气体并将锭模室上方的热气体接入气体热交换器，实现惰性气体的快速冷却，冷却后的惰性气体再循环流入铸锭室内钢锭模，带走钢锭模热量，实现钢锭模快速冷却，提高钢锭模凝固质量，同时充入惰性气体，避免与金属液反应，保护钢锭质量。
15.2、该真空感应炉铸锭室金属液快速冷却装置，气体热交换器内设置有若干组换热机构，若干组换热机构提高与高温气体的接触面积，细长水管通入高压快速水流将气体热交换器内高温气体的热量快速带走，从而实现高温气体的快速降温，大大提高高温气体的换热效率。
附图说明
16.图1为本实用新型提出的一种真空感应炉铸锭室金属液快速冷却装置的主视结构示意图；
17.图2为图1中a处的放大结构示意图；
18.图3为本实用新型提出的一种真空感应炉铸锭室金属液快速冷却装置的俯视结构示意图；
19.图4为本实用新型提出的一种真空感应炉铸锭室金属液快速冷却装置的左视结构示意图。
20.图中：1、铸锭室；11、钢锭模；12、冷气进口管；13、热气出口管；14、外接气体管；2、离心风机；21、风机出气管；22、风机进气管；23、底座；24、第一支架；3、冷气进风管；31、第一法兰；32、第一气动阀；4、气体热交换器；41、热交换出气管；42、热交换器进气管；43、第二气动阀；44、进水口；45、出水口；46、第二支架；47、换热机构；471、换热片；472、高速水管；48、流动气体；5、热气出风管；51、第二法兰；52、第三气动阀。
具体实施方式
21.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
22.下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
23.在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
24.在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术
语在本专利中的具体含义。
25.参照图1-4，一种真空感应炉铸锭室金属液快速冷却装置，包括铸锭室1、离心风机2、冷气进风管3、气体热交换器4和热气出风管5，铸锭室1内设置有钢锭模11，铸锭室1内对钢锭模11高温合金液实现快速冷却凝固成型，减少钢锭偏析、缩孔等缺陷发生，离心风机2出风口设置有风机出气管21，离心风机2进风口设置有风机进气管22，风机进气管22连接有第一支架24，离心风机2下端设置有底座23，冷气进风管3与冷气进口管12通过第一法兰31连接，冷气进风管3与风机出气管21通过第一气动阀32相连通；
26.气体热交换器4出风口设置有热交换出气管41，气体热交换器4进风口设置有热交换器进气管42，热交换出气管41与风机进气管22通过第二气动阀43连通，气体热交换器4两端分别设置有进水口44与出水口45，气体热交换器4通过第二支架46固定于铸锭室1的上方。
27.具体的，热气出风管5与铸锭室1上端的热气出口管13通过第二法兰51连接，热气出风管5与热交换器进气管42通过第三气动阀52连通。
28.具体的，铸锭室1的一侧内壁设置有冷气进口管12，铸锭室1靠近冷气进口管12的一侧内壁设置有外接气体管14，这种分布设计更好的实现冷热气体快速流通及更快的冷却钢锭模11，实现快速冷却。
29.具体的，气体热交换器4设置有若干组换热机构47，换热机构47由换热片471与高速水管472组成，气体热交换器4内有高速流动的流动气体48，这种若干组换热机构47提高换热机构47与流动气体48接触面积，细长的高速水管472通入快速水流将气体热交换器4内流动气体48的热量带走，从而实现流动气体48的快速降温，将热气体快速转化成冷气体，提高气体的换热效率。
30.具体的，流动气体48为惰性气体，惰性气体为氩气或氦气，充入惰性气体，避免与金属液反应，保护钢锭质量。
31.工作原理：真空感应炉熔炼过程中，铸锭室1的真空度为1pa左右，在浇铸完成后，铸锭模内盛有熔炼金属液，等待金属液冷却凝固成型后，打开铸锭室门，将铸锭模移出铸锭室，完成一炉钢锭生产，根据本发明，由于浇铸完成后，铸锭室1处于真空状态下，为了实现钢锭模11内金属液快速冷却，第一步在铸锭室1的惰性气体进气口充入惰性气体氩气，氩气压力为0.6-0.7mpa，通气时间5分钟，气体热交换器4通入去离子水，进水温度为25℃-35℃，进水压力0.3-0.4mpa，依次打开第三气动阀52、第二气动阀43及第一气动阀启动32，启动离心风机2，氩气通过钢锭模11后与之充分接触，氩气温度快速上升，通过离心风机2，高温氩气通过热气出风管5进入气体热交换器4，气体热交换器4内若干组换热机构47大大提高与高温氩气的接触面积，细长水管472通入高压快速水流将气体热交换器4内高温氩气的热量快速带走，从而实现高温氩气的快速降温，将高温氩气的转换成低温氩气，低温氩气通过冷气进风管3送入铸锭室，高速低温氩气在铸锭室1内钢锭模11充分快速接触，快速带走钢锭模11的热量，实现钢锭模11的快速冷却，改善钢锭模11凝固质量，提高钢锭模11冷却效率，进一步提高合金钢的成材率及生产率。
32.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范
围之内。

技术特征：
1.一种真空感应炉铸锭室金属液快速冷却装置，其特征在于，包括铸锭室(1)、离心风机(2)、冷气进风管(3)、气体热交换器(4)和热气出风管(5)，所述铸锭室(1)内设置有钢锭模(11)，所述离心风机(2)出风口设置有风机出气管(21)，所述离心风机(2)进风口设置有风机进气管(22)，所述风机进气管(22)连接有第一支架(24)，所述离心风机(2)下端设置有底座(23)，所述冷气进风管(3)与冷气进口管(12)通过第一法兰(31)连接，所述冷气进风管(3)与风机出气管(21)通过第一气动阀(32)相连通；所述气体热交换器(4)出风口设置有热交换出气管(41)，所述气体热交换器(4)进风口设置有热交换器进气管(42)，所述热交换出气管(41)与风机进气管(22)通过第二气动阀(43)连通，所述气体热交换器(4)两端分别设置有进水口(44)与出水口(45)，所述气体热交换器(4)通过第二支架(46)固定于铸锭室(1)的上方。2.根据权利要求1所述的一种真空感应炉铸锭室金属液快速冷却装置，其特征在于，所述热气出风管(5)与铸锭室(1)上端的热气出口管(13)通过第二法兰(51)连接，所述热气出风管(5)与热交换器进气管(42)通过第三气动阀(52)连通。3.根据权利要求2所述的一种真空感应炉铸锭室金属液快速冷却装置，其特征在于，所述铸锭室(1)的一侧内壁设置有冷气进口管(12)。4.根据权利要求3所述的一种真空感应炉铸锭室金属液快速冷却装置，其特征在于，所述铸锭室(1)靠近冷气进口管(12)的一侧内壁设置有外接气体管(14)。5.根据权利要求4所述的一种真空感应炉铸锭室金属液快速冷却装置，其特征在于，所述气体热交换器(4)设置有若干组换热机构(47)，所述换热机构(47)由换热片(471)与高速水管(472)组成，所述气体热交换器(4)内有高速流动的流动气体(48)。6.根据权利要求5所述的一种真空感应炉铸锭室金属液快速冷却装置，其特征在于，所述流动气体(48)为惰性气体，所述惰性气体为氩气或氦气。

技术总结
本实用新型公开了一种真空感应炉铸锭室金属液快速冷却装置，涉及冷却装置技术领域，包括铸锭室、离心风机、冷气进风管、气体热交换器和热气出风管，所述铸锭室内设置有钢锭模，所述离心风机出风口设置有风机出气管，所述离心风机进风口设置有风机进气管，所述风机进气管连接有第一支架，所述离心风机下端设置有底座，所述冷气进风管与冷气进口管通过第一法兰连接，所述冷气进风管与风机出气管通过第一气动阀相连通。本实用新型实现惰性气体的快速冷却，冷却后的惰性气体再循环流入铸锭室内钢锭模，带走钢锭模热量，实现钢锭模快速冷却，提高钢锭模凝固质量。钢锭模凝固质量。钢锭模凝固质量。


技术研发人员：房金宁 郭冠军 刘明辉
受保护的技术使用者：合智熔炼装备（上海）有限公司
技术研发日：2023.01.16
技术公布日：2023/7/20